一般照明用OLED面板性能要求及其評(píng)價(jià)方法

一般照明用OLED面板性能要求及其評(píng)價(jià)方法劉磊;周陶敏【摘要】Asmoreandmoreorganiclightemittingdiode(OLED)productsarebroughtintopeople'slife,thereisarisingdemandforstandardstoregulateOLEDproducts'safetyandperformancerequirements.ThisarticleintroducedtheperformancerequirementsandtestmethodsforOLEDpanelsforgenerallightingraisedbyinternationalstandards,andprovidedsolidmethodfortheevaluationofOLEDproducts.%隨著OLED產(chǎn)品進(jìn)入人們的生活,自然而然地需要相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)OLED產(chǎn)品的安全和性能提出相關(guān)的要求.我們從一般要求和性能要求方面，介紹了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于一般照明用OLED面板性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及測(cè)試方法，為OLED產(chǎn)品的評(píng)估提供了可靠的方法.【期刊名稱】《照明工程學(xué)報(bào)》【年(卷)，期】2018(029)001【總頁數(shù)】4頁(P43-46)【關(guān)鍵詞】OLED;光度特性;色度特性;可靠性【作者】劉磊;周陶敏【作者單位】上海時(shí)代之光照明電器檢測(cè)有限公司，上海201114;上海時(shí)代之光照明電器檢測(cè)有限公司，上海201114【正文語種】中文【中圖分類】TM923引言自1987年鄧青云博士采用有機(jī)小分子半導(dǎo)體材料研制成功低電壓、高亮度的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)［1］后，相關(guān)領(lǐng)域的OLED研究蓬勃興起，成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點(diǎn)。近年來，OLED已經(jīng)在中小尺寸顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)OLED大尺寸技術(shù)也在不斷進(jìn)步。未來幾年內(nèi)，白光OLED的光效可能增長(zhǎng)到200lm/W，可與LED一較高下［2］。隨著OLED產(chǎn)品進(jìn)入人們的生活，自然而然地需要相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)OLED產(chǎn)品的安全和性能提出相關(guān)要求。我們將結(jié)合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62868—2014［3］和IEC62922—2016［4］，探討一般照明用OLED面板的性能要求和評(píng)價(jià)方法。1一般要求OLED面板在滿足IEC62922—2016標(biāo)準(zhǔn)中的性能要求的同時(shí)，還應(yīng)滿足IEC62868—2014標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于OLED面板的安全要求［3］。標(biāo)準(zhǔn)中的合格判定是：所有測(cè)試樣品的95%通過即視為該樣品合格(即允許有5%的樣品不符合要求。假設(shè)有20只樣品進(jìn)行測(cè)試，有一只樣品不合格，該批樣品仍視為合格；若有兩只或以上產(chǎn)品不合格，則該批樣品視為不合格)。1.1測(cè)試環(huán)境要求—般而言，測(cè)試要求在無氣流的房間內(nèi)進(jìn)行，溫度為(25±5)°C，濕度不超過65%。測(cè)試時(shí)OLED面板應(yīng)穩(wěn)定工作，環(huán)境溫度應(yīng)保持在(25±2)C的范圍內(nèi)(溫度的監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)在積分球內(nèi)或離OLED面板不超過1.5m的距離內(nèi))。除了這一標(biāo)準(zhǔn)中的一些特殊項(xiàng)目外，OLED面板的測(cè)試應(yīng)在額定電流或額定電壓下進(jìn)行。除非制造商有要求，一般測(cè)試時(shí)OLED面板應(yīng)水平安裝，并使發(fā)出大部分光的發(fā)光面朝上。測(cè)試時(shí)的安裝姿態(tài)應(yīng)記錄在案。如果OLED面板的各個(gè)發(fā)光面設(shè)計(jì)的光通量一致，則測(cè)試時(shí)的朝向由實(shí)驗(yàn)室自行決定。在整個(gè)過程中工作姿態(tài)應(yīng)保持不變。在恒定電流工作的情況下，除非另有規(guī)定，測(cè)試電流應(yīng)穩(wěn)定在±0.5%以內(nèi)，輸入的總諧波含量不能超過3%。在恒定電壓工作的情況下，除非另有規(guī)定，測(cè)試電壓應(yīng)穩(wěn)定在±0.05%或5mV以內(nèi)(允差為兩者較大的值。如額定電壓為3V時(shí)，3Vx0.05%=1.5mV,因此此時(shí)電壓的允差為5mV)，輸入的總諧波含量不能超過3%。這個(gè)±0.05%的電壓允差僅針對(duì)直流工作的情況，交流工作的允差仍在考慮中。測(cè)試電壓應(yīng)在OLED面板的輸入端測(cè)得。測(cè)試時(shí)，OLED面板的安裝應(yīng)使得測(cè)試設(shè)備、樣品支架以及樣品之間的熱傳遞最小。除非制造商有特別固定，在樣品穩(wěn)定和測(cè)試時(shí)，樣品與測(cè)試設(shè)備之間的接觸點(diǎn)應(yīng)僅為OLED面板的邊緣和安裝架，面板的其他部位，尤其是發(fā)光面及其背面，應(yīng)暴露在空氣中。1.2樣品穩(wěn)定性要求樣品的穩(wěn)定應(yīng)在無氣流的、溫度為(25±5)°C的房間內(nèi)進(jìn)行。穩(wěn)定過程中樣品周圍的溫度應(yīng)保持在(25±2)C的范圍內(nèi)(溫度的監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)在積分球內(nèi)或離OLED面板不超過1.5m的距離內(nèi))。如滿足表1所列條件則判定樣品已穩(wěn)定，可進(jìn)行測(cè)試。表1樣品穩(wěn)定性判斷條件Table1Judgingconditionofstababilityoftestingsamples樣品類型輸入端的控制穩(wěn)定判定恒流工作測(cè)試電流應(yīng)穩(wěn)定在±0.5%以內(nèi)監(jiān)測(cè)輸入端電壓，采樣間隔不應(yīng)小于1min。若連續(xù)5min內(nèi)電壓讀數(shù)的最大值和最小值的偏差不超過0.5%,認(rèn)為樣品已穩(wěn)定，可以進(jìn)行測(cè)試恒壓工作測(cè)試電壓應(yīng)穩(wěn)定在±0.05%以內(nèi)監(jiān)測(cè)輸入端電流，采樣間隔不應(yīng)小于1min。若連續(xù)5min內(nèi)電壓讀數(shù)的最大值和最小值的偏差不超過1%,認(rèn)為樣品已穩(wěn)定,可以進(jìn)行測(cè)試如果60min后，樣品未能滿足以上的穩(wěn)定條件，測(cè)試可以開始，但是這時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)的波動(dòng)應(yīng)該記錄下來。2性能要求OLED面板的性能要求主要包含其初始電特性、光度特性、色度特性、可靠性四個(gè)方面［4］。OLED面板性能的維持要求目前仍在考慮中。2.1電特性實(shí)測(cè)的輸入功率不得超過額定功率的110%。若產(chǎn)品標(biāo)稱功率為1W，則其實(shí)測(cè)功率不應(yīng)超過1.1W。2.2光度特性1）初始光通量：OLED面板的初始光通量與額定初始光通量的偏差不應(yīng)超過10%。初始光通量的可以使用積分球或任意類型的分光光度計(jì)測(cè)得。積分球法：一般用于OLED面板測(cè)試的積分球有4n積分球，2n積分球，2n積分半球三種典型方法。圖1典型積分球布置Fig.1Typicalarrangementofintegratingsphere對(duì)于不同類型的OLED應(yīng)選取合適的方法進(jìn)行，如對(duì)于兩面都發(fā)光或非平面型的OLED面板，應(yīng)使用4n積分球布置進(jìn)行測(cè)試。使用4n積分球布置和2n積分半球布置時(shí)，OLED面板應(yīng)放在球體的球心處。使用2n積分球布置時(shí)，OLED面板應(yīng)放在球體的球壁處。在4n積分球布置中，OLED面板的表面積應(yīng)該小于球壁面積的2%。在2n積分半球布置中，OLED面板的表面積應(yīng)該小于球壁面積的4%。使用2n積分球布置時(shí)，用于安裝OLED面板的開口直徑應(yīng)該小于球體直徑的1/3。待測(cè)OLED面板最大的物理尺寸應(yīng)該小于積分球或積分半球直徑的2/3。分光光度計(jì)：當(dāng)沒有合適尺寸的積分球時(shí)，可是使用分布光度計(jì)來進(jìn)行OLED面板初始光通量的測(cè)試。在使用分布光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試時(shí)應(yīng)特別注意不能遮擋OLED側(cè)邊可能發(fā)出的光。2）初始光效。OLED面板的光效由測(cè)得的初始光通量除以測(cè)得的初始輸入功率計(jì)算得到。OLED面板的光效應(yīng)不低于制造商或責(zé)任供應(yīng)商宣稱光效的90%。3）初始平均亮度。OLED面板的平均亮度可使用成像亮度計(jì)或點(diǎn)式亮度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。使用成像亮度計(jì)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試應(yīng)在OLED面板出光面的法線方向進(jìn)行。平均亮度為整個(gè)出光面除去距離邊緣1~3mm的區(qū)域內(nèi)亮度的算術(shù)平均值。使用點(diǎn)式亮度計(jì)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試應(yīng)在OLED面板出光面的法線方向進(jìn)行。最靠近邊緣的測(cè)試點(diǎn)距離OLED面板邊緣的距離不應(yīng)小于3mm。剩余的發(fā)光面將被分隔為對(duì)應(yīng)于1.5m的觀察距離時(shí)視角不超過0.5°的正方形區(qū)域。測(cè)試時(shí)視場(chǎng)不應(yīng)過大，測(cè)試點(diǎn)離正方形各個(gè)邊的距離不應(yīng)小于1mm。假如視場(chǎng)角定為0.5°,則分隔出來的正方形區(qū)域邊長(zhǎng)為l=tan（0.5°）x1.5m=1.3cmogOLED面板邊長(zhǎng)為10cm,10/1.3^7.7，則這個(gè)OLED面板應(yīng)分隔為7x7=49個(gè)正方形。各個(gè)區(qū)域測(cè)得亮度的算術(shù)平均值即為OLED面板的平均亮度。OLED面板測(cè)得平均亮度與額定平均亮度的偏差不應(yīng)超過10%。4）初始亮度均勻度。亮度均勻度表征的是OLED面板發(fā)光面的亮度變化程度，其計(jì)算公式為：亮度均勻度U=（1）其中Lmin和Lmax為亮度測(cè)試時(shí)得到的發(fā)光面的最小亮度和最大亮度。OLED面板的初始亮度均勻度不應(yīng)比額定值低5%。5）光強(qiáng)分布。除非制造商另有說明，OLED面板的光強(qiáng)分布應(yīng)使用遠(yuǎn)場(chǎng)條件的分布光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試（即測(cè)試距離應(yīng)使得平方反比定律成立）。OLED面板應(yīng)有光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)，制造商應(yīng)提供光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)的電子版，電子版應(yīng)按照相應(yīng)的國(guó)際或地區(qū)格式提供（如ies文件等）。2.3色度特性1）初始色坐標(biāo)。OLED面板的色坐標(biāo)應(yīng)通過測(cè)試其空間加權(quán)光譜得到，測(cè)試方法與光通量的測(cè)試一致。色坐標(biāo)u'v'的計(jì)算應(yīng)按照ISO11664-5/CIES014-5/E進(jìn)行。若制造商只提供了一個(gè)額定的色坐標(biāo)值，測(cè)得的色坐標(biāo)與額定色坐標(biāo)的差異△uV應(yīng)不大于0.005。若制造商提供的是一個(gè)色坐標(biāo)范圍，則測(cè)得的色坐標(biāo)不應(yīng)落在制造商規(guī)定的范圍之外。2）初始相關(guān)色溫。OLED面板的相關(guān)色溫應(yīng)通過測(cè)試其空間加權(quán)光譜得到，測(cè)試方法與光通量的測(cè)試一致。在對(duì)色坐標(biāo)提出了具體要求后，對(duì)于相關(guān)色溫就不用做相應(yīng)規(guī)定了。3）初始顯色指數(shù)。OLED面板的顯色指數(shù)應(yīng)通過測(cè)試其空間加權(quán)光譜得到，測(cè)試方法與光通量的測(cè)試一致。顯色指數(shù)的計(jì)算應(yīng)按照CIE013.3:1995進(jìn)行。測(cè)得的初始顯色指數(shù)不應(yīng)比額定顯色指數(shù)低5點(diǎn)。4）初始表面色度均勻性。OLED面板的表面色度均勻性應(yīng)使用面成像亮度計(jì)或能測(cè)試方向性顏色的設(shè)備（如光譜輻射度計(jì)）進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，設(shè)備應(yīng)與發(fā)光面垂直。測(cè)試的區(qū)域以及取點(diǎn)與亮度均勻度的測(cè)試一樣。通過測(cè)得不同區(qū)域的色坐標(biāo)（u',v‘）來計(jì)算其色差異△（“',v'）。計(jì)算公式為：（2）其中u'i、v'i為第i個(gè)點(diǎn)的色坐標(biāo)。所有測(cè)試點(diǎn)兩兩相比，計(jì)算其色差異，最大的色差異定義為此OLED面板的表面色度均勻性。OLED面板的實(shí)測(cè)表面色度均勻性與額定表面色度均勻性的偏差不應(yīng)超過0.003。5）初始空間色度均勻性?？臻g色度均勻性表征的是隨著觀察者觀察角度的改變OLED面板顏色的變化。為了的到OLED面板的空間色度均勻性，首先應(yīng)測(cè)試0°~80°范圍內(nèi)(以發(fā)光面的法線方向?yàn)?°)不同角度的色坐標(biāo)(u',v'),測(cè)試的角度間隔為5°。然后所有測(cè)試角度兩兩相比，計(jì)算其色差異△(“',v‘)，色差異的計(jì)算公式與表面色度均勻性色差異的計(jì)算公式一致。一般而言可以認(rèn)為OLED的發(fā)光是軸對(duì)稱的，因此除非制造商指定，可隨意選擇一個(gè)方位角平面進(jìn)行測(cè)試。所有測(cè)試角度色差異的算術(shù)平均值定義為OLED面板的空間色度均勻性。OLED面板的實(shí)測(cè)空間色度均勻性與額定空間色度均勻性的偏差不應(yīng)超過0.003。2.4可靠性高溫高濕運(yùn)行。OLED面板應(yīng)能在高溫高濕環(huán)境下正常工作，為驗(yàn)證這一性能，需將OLED面板放置在相對(duì)濕度為(90±5)%的潮態(tài)箱內(nèi)48h，箱內(nèi)溫度應(yīng)保持在(60±2)°C。OLED面板在潮態(tài)箱中應(yīng)以額定電壓或額定電流驅(qū)動(dòng)下正常工作。整個(gè)過程中應(yīng)避免OLED面板上凝結(jié)水珠或水滴跌落至OLED面板上。48h后將OLED面板取出并測(cè)試其光通量及色度性能。試驗(yàn)后OLED面板的光通量不應(yīng)低于初始光通量的90%；與初始色坐標(biāo)相比，試驗(yàn)后色坐標(biāo)的漂移A(uf,v')不能超過0.005。對(duì)于恒流工作的OLED，其試驗(yàn)后的輸入電壓不能超過初始輸入電壓的105%；對(duì)于恒壓工作的OLED，其試驗(yàn)后的輸入電流不能低于初始輸入電流的90%。高溫高濕存儲(chǔ)。OLED面板應(yīng)能在高溫高濕環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，為驗(yàn)證這一性能，需將OLED面板放置在相對(duì)濕度為(90±5)%的潮態(tài)箱內(nèi)500h，箱內(nèi)溫度應(yīng)保持在(60±2)C。OLED面板應(yīng)不通電。整個(gè)過程中應(yīng)避免OLED面板上凝結(jié)水珠或水滴跌落至OLED面板上。500h后將OLED面板取出并測(cè)試其光通量及色度性能。試驗(yàn)后OLED面板點(diǎn)亮后，其發(fā)光面不應(yīng)出現(xiàn)尺寸超過0.5mm的可見缺陷(如暗點(diǎn)等)。其光通量不應(yīng)低于初始光通量的90%；與初始色坐標(biāo)相比，試驗(yàn)后色坐標(biāo)的漂移A(u',v')不能超過0.005。對(duì)于恒流工作的OLED，其試驗(yàn)后的輸入電壓不能超過初始輸入電壓的105%；對(duì)于恒壓工作的OLED，其試驗(yàn)后的輸入電流不能低于初始輸入電流的90%。3結(jié)語隨著發(fā)光效率和質(zhì)量的提高、價(jià)格的降低，OLED相對(duì)于LED以及傳統(tǒng)光源的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，可以預(yù)見OLED照明產(chǎn)品將越來越多地出現(xiàn)在人們的生活中。我們介紹了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于OLED面板的性能要求以及評(píng)價(jià)方法，希望可以幫助OLED制造商提高OLED的性能，并為大家提供了可靠的測(cè)試方法。參考文獻(xiàn)TANGCW,VANSLYKESA.OrganicElectroluminescentDiodes[J].AppliedPhysicsLetters,1987,51(12):913-915.FARINOLA